Java-Syntax: eine kurze Einführung in die Programmiersprache

Was ist die Java-Syntax?

Die Java-Syntax ist die Grundlage der Sprache, also alle wichtigen Regeln, Befehle und Konstruktionen, mit denen du Programme schreiben kannst, die der Compiler und der Computer „verstehen“. Jede Programmiersprache hat ihre eigene Syntax, genauso wie bei den menschlichen Sprachen. Dieser Artikel befasst sich mit der grundlegenden Syntax der Programmiersprache Java und richtet sich an unerfahrene Entwickler oder solche, die schon eine andere Programmiersprache kennen. Einige Aspekte sind Anfängern vielleicht nicht klar. In diesem Fall ist es am besten, sie zu überspringen und sich auf die Beispiele zu konzentrieren. Wie bei allem anderen auch, ist es besser, eine Programmiersprache in Zyklen zu lernen und so nach und nach ein tieferes Verständnis für bestimmte Konzepte zu entwickeln. Jedes Java-Programm ist eine Anhäufung von Objekten, die sich gegenseitig mit Daten (Variablen) und Verhalten (Funktionen oder Methoden) verbinden. Auch das Java-Programm besteht aus einer Klasse oder ein paar Klassen. Ein Objekt ist eine Instanz einer Klasse. Du kannst die Klasse als ein Modell verstehen, zum Beispiel Ausstechformen, und die Objekte als Kekse. Oder eine Klasse als abstrakter „Java-Programmierer“ und ein Objekt als „Java-Programmierer Torsten“ oder „Java-Programmiererin Eva“.

Objekt in Java

Objekte in Java haben Zustände und Verhaltensweisen. Beispiel: Eine Katze hat Zustände: ihr Name ist Minzi, ihre Farbe ist rot, ihr Besitzer ist Torsten; die Katze hat auch ein Verhalten: Jetzt schläft Minzi. Sie könnte auch schnurren, laufen und so weiter. Ein Objekt ist eine Instanz einer Klasse.

Klasse in Java

Die Klasse ist ein Modell, eine Vorlage oder ein Bauplan des Objekts. Sie beschreibt das Verhalten und die Zustände, die das Objekt seines Typs unterstützt. Die Klasse Katze hat zum Beispiel einen Namen, eine Farbe und einen Besitzer; die Katze hat auch Verhaltensweisen wie Fressen, Schnurren, Laufen und Schlafen.

Methoden in Java

Methoden dienen dazu, die Logik zu beschreiben, Daten zu manipulieren und alle Aktionen auszuführen. Jede Methode definiert Verhalten. Eine Klasse kann viele Methoden enthalten. Wir können zum Beispiel eine Methode sleep() für die Klasse Cat (zum Schlafen) oder purr() zum Schnurren schreiben.

Instanzvariablen in Java

Jedes Objekt hat einen einzigartigen Satz von Instanzvariablen. Der Objektzustand wird normalerweise durch die Werte erzeugt, die diesen Instanzvariablen zugewiesen werden. Zum Beispiel könnte der Name oder das Alter der Katze eine Variable sein. Wir werden mit dem einfachsten Java-Programm beginnen. Anhand dieses Beispiels werden wir die grundlegenden Konzepte der Java-Syntax nachvollziehen und sie dann näher betrachten.

Ein einfaches Java-Programm: Hallo, Java!

Hier ist ein einfaches Java-Programm:

class HelloJava {
   public static void main(String[] args) {
       System.out.println("Hello, Java!");
   }
}

Dieses Programm gibt die Zeichenkette "Hallo, Java!" auf der Konsole aus. Ich empfehle dir, das JDK und IntelliJ IDEA zu installieren und zu versuchen, den Code zu schreiben, den du oben siehst. Oder finde für den ersten Versuch eine Online-IDE, die das Gleiche macht. Gehen wir nun dieses Programm Zeile für Zeile durch, lassen aber einige Details weg, die für einen Anfänger nicht notwendig sind.

class HelloJava 

Jedes Programm in Java ist eine Klasse oder oft auch mehrere Klassen. Die Zeile class HelloJava bedeutet, dass wir hier eine neue Klasse erstellen, deren Name HelloJava ist. Wie wir oben definiert haben, ist eine Klasse eine Art Vorlage oder Blaupause, die das Verhalten und den Zustand der Objekte der Klasse beschreibt. Für Programmieranfänger ist das vielleicht schwer zu verstehen, aber du wirst dieses Konzept später noch lernen. Im Moment ist die Klasse HelloJava einfach der Anfang deines Programms. Du hast vielleicht die geschweifte Klammer { in der gleichen Zeile und im gesamten Text bemerkt. Ein Paar geschweifter Klammern {} bezeichnet einen Block, eine Gruppe von Programmieranweisungen, die als eine einzige Einheit behandelt wird. Dabei steht { für den Anfang der Einheit und } für ihr Ende. Die Blöcke können ineinander verschachtelt oder aufeinanderfolgend sein. Im obigen Programm gibt es zwei verschachtelte Blöcke. Der äußere enthält den Inhalt der Klasse Hello. Der innere Block enthält den Inhalt der Methode main().

public static void main (String args []) {

Das ist der Anfang der main-Methode. Eine Methode ist ein Verhalten oder eine Abfolge von Befehlen, mit der du eine Operation in einem Programm durchführen kannst. Zum Beispiel 2 Zahlen multiplizieren oder eine Zeichenkette ausdrucken. Mit anderen Worten: Eine Methode ist eine Funktion. In einigen anderen Programmiersprachen werden Methoden oft als „Funktionen“ bezeichnet. Methoden befinden sich, genau wie alle anderen Elemente eines Java-Programms, innerhalb einer Klasse. Jede Klasse kann eine, viele oder gar keine Methoden haben. public ist ein Zugriffsmodifikator. Eine Variable, Methode oder Klasse, die mit dem public-Modifikator markiert ist, kann von überall im Programm aufgerufen werden. In Java gibt es vier davon: public, private, protected und default (leer). Wir sprechen später darüber. Für deine ersten Schritte ist es besser, alle deine Methoden öffentlich (public) zu machen. void ist der Rückgabetyp der Methode. void bedeutet, dass sie keinen Wert zurückgibt. main ist der Startpunkt des Programms. Dies ist der Name der Methode. String[] args ist ein Argument der main-Methode. Für den Moment reicht es aus, zu wissen, dass fast jedes Java-Programm die main-Methode besitzt, die das Programm startet und deklariert wird mit public static void main(String[] args). Statische Methoden sind solche, die mit der Klasse selbst arbeiten. Methoden, die das Schlüsselwort static in ihrer Deklaration verwenden, können nur direkt mit lokalen und statischen Variablen arbeiten.

 System.out.println("Hello, Java!"); 

Formal führt diese Zeile die println-Methode des out-Objekts aus. Das out-Objekt wird in der Klasse OutputStream deklariert und statisch in der Klasse System initialisiert. Allerdings ist das für einen absoluten Neuling ein bisschen kompliziert. Für einen Anfänger reicht es, wenn er weiß, dass diese Zeile die Worte „Hallo, Java!“ auf der Konsole ausgibt. Wenn du das Programm also in deiner IDE ausführst, erhältst du die Ausgabe in der Konsole:

Java Grundregeln der Syntax

Bei der Programmierung in Java gibt es einige wichtige Syntaxregeln zu beachten:

• der Dateiname muss mit dem Klassennamen identisch sein;
• meistens befindet sich jede Klasse in einer eigenen Datei mit der Erweiterung .java. Klassendateien sind normalerweise in Ordnern gruppiert. Diese Ordner werden Pakete genannt;
• bei Zeichen wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. String ist nicht gleich string;
• Die Verarbeitung eines Java-Programms beginnt immer mit der main-Methode: public static void main (String [] args). Die main()-Methode ist ein obligatorischer Teil eines jeden Java-Programms;
• Eine Methode (Prozedur, Funktion) ist eine Folge von Befehlen. Methoden definieren das Verhalten eines Objekts;
• Die Reihenfolge der Methoden in der Programmdatei ist unerheblich;
• Denke daran, dass der erste Buchstabe eines Klassennamens in Großbuchstaben geschrieben wird. Wenn du mehrere Wörter verwendest, schreibe den ersten Buchstaben eines jeden Wortes in Großbuchstaben („MeineErsteJavaKlasse“);
• die Namen aller Methoden in der Java-Syntax beginnen mit einem Kleinbuchstaben. Wenn du mehrere Wörter verwendest, werden die nachfolgenden Buchstaben groß geschrieben („public void meinErsterMethodenname()“);
• Dateien werden mit dem Klassennamen und der Erweiterung .java („MeineErsteJavaKlasse.java“) gespeichert;
• In der Java-Syntax gibt es die Begrenzungszeichen „{...}“, die einen Codeblock und einen neuen Codebereich kennzeichnen;
• Jede Code-Anweisung muss mit einem Semikolon enden.

Java-Variablen und -DatentypenVariablen sind spezielle Einheiten zum Speichern von Daten. Alle Daten. In Java werden alle Daten in Variablen gespeichert. Man könnte sagen, eine Variable ist ein reservierter Platz oder eine Box, in die man eine Variable packt. Jede Variable hat einen Datentyp, einen Namen (Bezeichner) und einen Wert. Es gibt primitive, nicht-primitive und Referenzdatentypen. Primitive Datentypen können sein:

• Ganzzahlen: byte, short, int, long
• Dezimalzahlen: float und double
• Logische Werte: boolean
• Symbolische Werte (zur Darstellung von Buchstaben und Ziffern): char

Beispiel für Java-Variablen:

int s;
s = 5;  
char myChar = ‘a’; 

In diesem Code haben wir eine ganzzahlige Variable s (einen leeren Container) erstellt und ihr dann den Wert 5 gegeben. Das gleiche machen wir mit einer Variable namens myChar. Wir haben sie mit dem Datentyp char erstellt und als Buchstabe a definiert. In diesem Fall haben wir eine Variable erstellt und ihr gleichzeitig einen Wert zugewiesen. Die Java-Syntax erlaubt es uns, dies auf diese Weise zu machen. Referenzdatentypen sind Objekte, die Referenzen auf Werte oder andere Objekte enthalten. Sie können auch einen Verweis auf Null enthalten. Null ist ein spezieller Wert, der das Fehlen eines Wertes bezeichnet. Zu den Referenztypen gehören String, Arrays und jede Klasse. Wenn du eine Klasse „Violin“ hast, kannst du eine Variable dieser Klasse erstellen. Beispiel für Java-Referenzdatentyp-Variablen:

String s = “my words”; 
Violin myViolin; 

Du wirst später mehr über sie erfahren. Denke daran, dass nicht-primitive Variablentypen mit Großbuchstaben beginnen, während die primitiven mit Kleinbuchstaben beginnen. Beispiel:

int i = 25;
String s = “Hello, Java!”; 

Java-Arrays

Arrays sind Objekte, die mehrere Variablen desselben Typs speichern. Ein Array ist jedoch selbst ein Objekt auf dem Heap. Wir werden uns in den nächsten Kapiteln ansehen, wie man sie deklariert, konstruiert und initialisiert. Array-Beispiel:

int[] myArray = {1,7,5};

Hier sehen wir ein Array, das aus den drei ganzen Zahlen (1, 7 und 5) besteht

Java Enums

Zusätzlich zu den primitiven Datentypen gibt es in Java einen Typ wie Enum oder Enumeration (Aufzählung). Aufzählungen stellen eine Sammlung von logisch zusammenhängenden Konstanten dar. Eine Aufzählung wird mit dem enum-Operator deklariert, gefolgt von dem Namen der Aufzählung. Dann folgt eine kommagetrennte Liste von Aufzählungselementen:

enum DayOfWeek {
     MONDAY,
     TUESDAY,
     WEDNESDAY,
     THURSDAY,
     FRIDAY,
     SATURDAY,
     SUNDAY
}

Eine Aufzählung stellt tatsächlich einen neuen Typ dar, sodass wir eine Variable dieses Typs definieren und verwenden können. Hier ist ein Beispiel für die Verwendung einer Aufzählung.

Java-Beispiel für Enum:

public class MyNum{      
    public static void main(String[] args) {
          
        Day myDay = DayOfWeek.FRIDAY;
        System.out.println(myDay);	//print a day from the enum     
}
}
enum DayOfWeek{
  
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
}

Wenn du das Programm ausführst, wird FRIDAY in der Konsole ausgegeben. Du kannst deinen Enum- und MyNum-Klassencode in eine Datei packen, aber es ist besser, zwei separate Dateien zu erstellen: eine für die MyNum-Klasse und eine für die Day-Enum. In IntelliJ IDEA kannst du beim Erstellen enum auswählen.

Variablen in Java deklarieren

Wir haben oben bereits einige Variablen deklariert und bezeichnet. Bei der Deklaration wird einer Variablen eines bestimmten Typs Speicherplatz zugewiesen und sie wird benannt. So etwa:

int i; 
boolean boo; 

boolean boo; Wir können eine Variable auch so deklarieren, dass wir sie mit dem Zuweisungsoperator (=) initialisieren. Das bedeutet, dass wir einen bestimmten Wert in den Speicher legen, den wir zugewiesen haben. Das können wir direkt bei der Deklaration oder erst später machen.

Beispiel für die Deklaration einer Variable

String str; 
int i = 5; 
Str = “here is my string”; 

Wenn du eine Variable ohne Initialisierung deklarierst, bekommt sie sowieso einen Standardwert. Für int ist dieser Wert 0, für String oder einen anderen Referenztyp ist es ein spezieller null-Bezeichner.

Java-Bezeichner

Bezeichner sind einfach Namen von Java-Komponenten – Klassen, Variablen und Methoden. Alle Java-Komponenten sollten Namen haben.

Class Violin {
int age; 
String masterName;  
}

Violin ist der Klassenbezeichner. age und masterName sind Variablenbezeichner. Hier einige Regeln für Java-Bezeichner:

• Alle Bezeichner beginnen mit einem lateinischen Buchstaben (A bis Z oder a bis z), einem Währungszeichen ($) oder einem Unterstrich (_).
• Nach dem ersten Zeichen können die Bezeichner eine beliebige Kombination von Zeichen enthalten.
• Ein Java-Schlüsselwort kann kein Bezeichner sein (über Schlüsselwörter erfährst du später etwas).
• Bei Bezeichnern wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden.

Beispiel für Bezeichner

Erlaubte Bezeichner: java, $meinGehalt, _irgendwas Verbotene Bezeichner: 1sterTeil, -eins

Java-Modifikatoren

Modifikatoren sind spezielle Wörter der Sprache Java, mit denen du Elemente (Klassen, Methoden, Variablen) verändern kannst. In Java gibt es zwei Kategorien von Modifikatoren: Zugriffs- und Nicht-Zugriffsmodifikatoren.

Beispiel für Zugriffsmodifikatoren

In Java gibt es 4 Zugriffsmodifikatoren:

• public. Ein öffentliches Element Auf dieses kann von der Klasse, außerhalb der Klasse, innerhalb und außerhalb des Pakets zugegriffen werden
• Auf Elemente mit dem Standardmodifikator default (leer) kann nur innerhalb des Pakets zugegriffen werden
• der protected-Modifikator kann innerhalb und außerhalb des Pakets über die Kindklasse aufgerufen werden
• ein private-Element ist nur innerhalb der deklarierten Klasse verfügbar.

Beispiel für Nicht-Zugriffsmodifikatoren

Es gibt 7 von ihnen

• static
• final
• abstract
• synchronized
• transient
• volatile
• native

Java-Schlüsselwörter

Java-Schlüsselwörter sind die speziellen Wörter, die in Java verwendet werden und als Schlüssel für einen Code dienen. Sie werden auch reservierte Wörter genannt: Du kannst sie nicht für Bezeichner von Variablen, Methoden, Klassen usw. verwenden. Hier sind sie:

• abstract: Schlüsselwort zum Deklarieren einer abstrakten Klasse.
• boolean: Java-Schlüsselwort boolean zum Deklarieren einer Variable als boolescher Typ. Solche Variablen können nur true (wahr) oder false (falsch) sein.
• break: Verwende das Java-Schlüsselwort break, um eine Schleife oder eine switch-Anweisung zu unterbrechen.
• byte: Java-Schlüsselwort byte zur Deklaration einer Ein-Byte-Ganzzahlvariablen.
• case: wird zusammen mit den switch-Anweisungen verwendet, um Textblöcke zu markieren.
• catch: wird verwendet, um Ausnahmen nach einem try-Block abzufangen.
• char: Java-Schlüsselwort char für eine Zeichenvariable. Sie kann 16-Bit-Unicode-Zeichen ohne Vorzeichen enthalten.
• class: Java-Schlüsselwort class zur Deklaration einer Klasse.
• continue: Java-Schlüsselwort zum Fortzsetzen einer Schleife.
• default: Java-Schlüsselwort default zur Angabe des default-Codeblocks in einer switch-Anweisung.
• do: wird bei der Konstruktion von do-while-Schleifen verwendet.
• double: Das Java-Schlüsselwort double wird verwendet, um eine Zahlenvariable zu deklarieren. Sie kann 8-Byte-Gleitkommazahlen speichern.
• else: Du kannst es in bedingten if-else-Anweisungen verwenden.
• enum: wird verwendet, um einen festen Satz von Konstanten zu definieren.
• extends: Das Java-Schlüsselwort extends gibt an, dass eine Klasse eine andere Klasse erweitert (eine Kindklasse der anderen Klasse ist).
• final: Schlüsselwort, um anzugeben, dass eine Variable eine Konstante ist.
• finally: markiert einen Codeblock, der unabhängig davon ausgeführt wird, ob eine Ausnahme behandelt wird oder nicht.
• float: eine Variable, die eine 4-Byte-Gleitkommazahl enthält.
• for: Ein Schlüsselwort zum Beginnen einer for-Schleife. Sie wird verwendet, um eine Reihe von Anweisungen wiederholt auszuführen, während bestimmte Bedingungen erfüllt sind.
• if: Schlüsselwort zur Überprüfung einer Bedingung. Führt den Block aus, wenn die Bedingung wahr ist.
• implements: Schlüsselwort zum Implementieren eines Interface.
• import: Java-Schlüsselwort import zum Importieren eines Pakets, einer Klasse oder eines Interface.
• instanceof: prüft, ob das Objekt eine Instanz einer bestimmten Klasse oder eines Interface ist.
• int: eine Variable, die eine 4-Byte-Ganzzahl mit Vorzeichen enthalten kann.
• interface: Das Java-Schlüsselwort interface wird verwendet, um ein Interface zu deklarieren.
• long: eine Variable, die eine 8-Byte-Ganzzahl mit Vorzeichen enthalten kann.
• native: gibt an, dass eine Methode in nativem Code unter Verwendung von JNI (Java Native Interface) implementiert ist.
• new: Java-Schlüsselwort new zum Erstellen eines neuen Objekts.
• package: deklariert ein Java-Paket (Ordner) für Dateien von Java-Klassen.
• private: ein Zugriffsmodifikator, der angibt, dass eine Methode oder Variable nur in der Klasse, in der sie deklariert ist, sichtbar ist.
• protected: ein Zugriffsmodifikator, der angibt, dass auf eine Methode oder Variable innerhalb und außerhalb des Pakets über eine Kindklasse zugegriffen werden kann.
• public: ein Zugriffsmodifikator, der angibt, dass ein Element überall zugänglich ist.
• return: gibt das Ergebnis der Ausführung einer Methode zurück.
• short: eine Variable, die eine 2-Byte-Ganzzahl mit Vorzeichen enthalten kann.
• static: gibt an, dass eine Variable oder Methode zur Klasse gehört und nicht zum Objekt.
• strictfp: schränkt die Gleitkommaberechnungen ein.
• super: verweist auf ein Objekt der übergeordneten Klasse.
• switch: wählt einen Codeblock (oder mehrere) aus, der ausgeführt werden soll.
• synchronized: ein Nicht-Zugriffsmodifikator. Er legt fest, dass nur ein Thread gleichzeitig auf die Methode zugreifen kann.
• this: verweist auf das aktuelle Objekt in einer Methode oder einem Konstruktor.
• throw: wird verwendet, um eine Ausnahme explizit auszulösen.
• throws: Deklariert eine Ausnahme.
• transient: Ein transientes Datenelement kann nicht serialisiert werden.
• try: beginnt einen Codeblock, der auf Ausnahmen überprüft wird.
• void: gibt an, dass eine Methode keinen Wert zurückgibt.
• volatile: zeigt an, dass sich eine Variable asynchron ändern kann.
• while: Startet eine while-Schleife. Wiederholt einen Teil des Programms mehrmals, während die Bedingung wahr ist.

Kommentare in Java

Java unterstützt ein- und mehrzeilige Kommentare. Innerhalb eines Kommentars können alle Zeichen verwendet werden und diese werden vom Java-Compiler ignoriert. Entwickler benutzen sie, um den Code zu erklären oder um sich an etwas zu erinnern. Beispiele für Kommentare:

//single-line comment 
/*here we have a multi-line comment. As you can see it uses slash and asterisks from both sides of it.*/   

public class HelloJava {
   /* this program was created to demonstrate comments in Java. This one is a multi-line comment.
   You can use such comments anywhere in your programs*/
   public static void main(String[] args) {
       //here is a single-line comment
       String j = "Java"; //This is my string
       int a = 15; //here I have an integer
       System.out.println("Hello, " + j + " " + a + "!");
       int[] myArray = {1,2,5};
       System.out.println(myArray.length);
   }
}

Literale in Java

Literale in Java sind konstante Werte, die einer Variablen zugewiesen werden. Das können Zahlen, Texte oder etwas anderes sein, was einen Wert repräsentiert.

• Ganzzahlige Literale
• Fließkomma-Literale
• Char-Literale
• String-Literale
• Boolesche Literale

Beispiele für Java-Literale

 int i = 100; //100 is an integral  literal 
double d = 10.2;//10.2 is a floating point literal 
char c = ‘b’; //b is a char literal 
String myString = “Hello!”; 
boolean bool = true; 

Hinweis: null ist auch ein Literal.

Grundlegende Operatoren in Java

Es gibt verschiedene Arten von Operatoren: Arithmetik

• + (Zahlenaddition und String-Verkettung)
• - (Minus oder Subtraktion)
• * (Multiplikation)
• / (Division)
• % (Modul oder Rest)

Vergleich

• < (kleiner als)
• <= (kleiner als oder gleich)
• > (größer als)
• >= (größer als oder gleich)
• == (gleich)
• != (NICHT gleich)

Logik

• && (UND)
• || (ODER)
• ! (NICHT)
• ^ (Exklusiv-ODER)

Wir haben bereits etwas über Datentypen, Variablen, Methoden und Operatoren gelernt. Nehmen wir ein einfaches Beispiel für einen Code, der etwas komplizierter ist als das allererste Java-Programm. Lass uns eine Klasse namens NumberOperationserstellen

public class NumbersOperations {
   int a;
   int b;
   public static int add(int a,int b){
       return a+b;
   }
   public static int sub (int a, int b){
       return a-b;
   }
   public static double div (double a, int b){
       return a/b;
   }
}

Hier haben wir eine Klasse mit drei Methoden, um mit jeweils zwei Zahlen zu arbeiten. Du kannst versuchen, die vierte Methode int mul (int a, int b) zu schreiben, die zwei Zahlen in diesem Programm multipliziert. Lass uns auch eine Klasse erstellen, um zu zeigen, wie NumberOprations funktioniert:

public class NumberOperationsDemo {
   public static void main(String[] args) {
       int c = NumbersOperations.add(4,5);
       System.out.println(c);
       double d = NumbersOperations.div(1,2);
       System.out.println(d);
   }
}

Wenn du NumberOperationsDemo ausführst, erhältst du die folgende Ausgabe:

Fazit

Dies sind lediglich die Grundlagen der Sprache Java, und viele Dinge können ziemlich schwierig erscheinen. Man muss eine Menge programmieren, um herauszufinden, was das alles ist. Das ist der einzige Weg, wie du diese Sprache lernen kannst: durch Übung. Beginne jetzt mit dem Programmieren und versuche, die erste Aufgabe des CodeGym Java-Kurses mit Praxisübungen zu lösen. Viel Erfolg beim Lernen von Java!